冲压工艺及模具设计实验指导书.doc

《冲压工艺及模具设计》
实验指导书

XX 编

XXXX学院机电系
二零一三年七月

学生实验规则
1、来本实验室的学生，必须听从指导老师的统一安排，进行规定项目的课程实验，与本次实验无关的机床、设备、器材不能随便动用。
2、实验过程中，注意人身与设备的安全；
3、实验进程中，学生必须遵守安全操作规则，若发现设备运转不正常，应及时停机，请示指导老师检查解决。
4.在实验中若损坏器材，应及时向指导老师汇报，由指导老师按有关规定酌情处理。
5.实验结束后应及时关闭电源，清整机床设备、用具及周围环境，待检查合格后，方可离开实验室。

实验一 冲裁间隙实验

一、实验目的要求和注意事项
观察和分析不同厚度的材料，在模具间隙相同或不同时，对冲裁件断面质量及尺寸精度的影响。实验时要严格安全操作规程防止发生意外事故。

二、实验主要内容
用料厚等于0.8mm、1.2mm、2mm的Q235材料在冲床上进行冲裁。观察冲件断面质量，重点观察冲裁断面四个特征区情况。

三、实验仪器设备
落料冲孔复合模模具、扳手、千分尺、游标卡尺、厚度为0.8mm、1.2mm、2mm的Q235板料，以及冲床上的必备配件。

四、实验步骤
冲裁间隙：指冲裁凸模与凹模之间的间隙。
实验原理及过程
分别将料厚等于0.8mm、1.2mm、2mm的Q235板料放入模具，在压力机作用下进行冲裁，而后观察冲模间隙对冲裁件断面质量的影响，间隙对尺寸精度的影响。
将冲裁后的工件通过千分尺、游标卡尺或光学投影仪上检测，将实验结果填入下表：

五、实验报告
1、本实验的目的和内容；
2、实验器材；
3、对实验结果进行整理。

六、思考题：当间隙相同而料厚不同时，对冲件断面质量如何影响？对尺寸精度如何影响？
实验二 拉深实验

一、实验目的
1.观察材料在拉深过程中拉深力的变化及金属流动情况；
2.掌握极限拉深系数的概念及测定方法；
3.分析冲模结构（带压边和不带压边）、模具圆角半径及润滑条件等因素对极限拉深系数的影响。

二、实验内容
1.观察试件上网格变化情况，分析板料延伸时的金属流动情况；
2.不同凹模圆角半径对极限拉深系数的影响；
3.不同的模具结构（带压边和不带压边）对极限拉深系数和拉深质量的影响；
4.不同材料的极限拉深系数。

三、实验原理、方法和手段
拉深成形是属于冷冲压成形的压缩类成形工序。毛坯变形可分为变形区、传力区和不变形区三个不同性质的区域。变形区的主导强制变形是切向压缩变形，传力区主要受到单向拉伸的伸长变形。
由于变形区的主导强制变形是压缩变形，故此区域容易产生压缩失稳起皱。传力区承载能力差，则试件会过早被拉裂。
通过观察划有网格式样拉深后网格变化情况了解拉深过程中金属流动情况；通过采用不同的凹模圆角半径，对同种材料进行拉深观察不同凹模圆角半径对极限拉深系数的影响；通过带压边和不带压边的模具观察模具结构对极限拉深系数和拉深件质量的影响；通过液压机压力表观察不同条件下拉深力的变化情况。

四、实验组织运行要求
实验采用集中授课形式，由实验老师讲解实验内容、操作方法、注意事项等，在实验老师的指导下主要由学生完成。
五、实验条件
1.试样：用t＝1mm钢板做成D＝50、51、52……63mm的圆毛坯各若干件。用t＝1.2mm纯铝板做成另一套毛坯。
2.模具：拉深模（凸凹圆角可换），带压边和不带压边各一套。
3.工具：卡尺、螺丝刀、活扳手、圆规、直尺、划针、手捶、固定冲模用工具等。
4.设备：3150KN四柱压力机。

六、实验步骤
1.检查设备及模具能否正常工作，记录实验条件（机器速度、润滑条件等）；
2.测量模具凸、凹模直径和圆角半径；
3.测量毛坯厚度、直径，依直径由小到大放好编号；
4.取一直径为56mm的毛坯画上网格，在凹模圆角半径Rm为6mm且带压边的模具上进行拉深，观察网格变化情况；
5.在凸模圆角半径Rn不变条件下，Rm＝6mm带压边，依次用直径为50、52……的毛坯进行拉深，直至拉裂为止，分别记下拉深力并记下拉深系数记入表4中；
6.用Rm＝2mm且带压边的凹模，用不同直径的毛坯进行拉深，直至拉裂为止，记下拉裂前的那个直径Dmax，算出极限拉深系数，并记下拉深力记入表4；
7.分别用Rm＝4mm和12mm带压边的凹模，重复步骤6；
8.Rn不变条件下，用Rm＝12mm不带压边的凹模，重复步骤6；
9.在试样和模具上涂润滑剂，重复步骤6；
10.另一种材料的试样，重复上述步骤。

七、思考题
1.什么情况下会产生拉裂？拉深顺利进行的必要条件是什么？
2.影响拉深起皱的主要因素是什么？防止起皱的方法有哪些？机理是什么？
3.拉深过程中润滑的目的是什么？如何合理润滑？

八、实验报告
1.实验预习
实验前同学要进行预习，掌握实验方法和步骤。
2.实验记录

3.实验报告
（1）根据网格变化，分析拉深时金属流动情况；
（2）根据Rm＝6mm的结果，绘出P-m曲线，并加以说明；
（3）根据不同凹模圆角半径所得不同极限拉深系数，绘出Rm－mmin曲线，并说明影响原因；
（4）根据实验结果比较当Rm＝12mm时，不同的模具结构对极限拉深系数的影响和润滑条件对极限拉深系数的影响；
（5）比较不同材料的极限拉深系数，说明m与机械性能的关系。

实验三 弯曲试验

一、实验目的
测定和了解材料的机械性能、弯曲角度、相对弯曲半径和校正弯曲时的单位压力等因素对弯曲角的影响规律。

二、原理概述
坯料在模具内进行弯曲时，靠近凸模的内层金属和远离凸模的外层金属产生了弹-塑形变。而在板料中性层附近的一定范围内，却仍处于纯弹性变形阶段。因此，弯曲变形一结束，弯曲件由模中取出的同时几乎伴随着内外层纤维的弹性恢复。这一弹性恢复使它的弯曲角与弯曲半径发生了改变。因而弯曲件的形状的尺寸总是和弯曲模的形状尺寸不一致。两者形状尺寸上的差异用回弹角来表示。本实验主要研究影响回弹角大小的各因素。

图 实验用弯曲模
1-紧定螺钉 2-可更换凸模 3-凹模 4-定位块

三、实验设备及模具
（1）设备：万能材料试验机。
（2）工具：弯曲角分别是60度、90度、120度的压弯模各一套，每套配有R=1，4，6，8，10等五种不同半径的凸模各一个。钢字头，万能角度尺，半径样板和卡尺。
（3）试样：黄铜H62 1t*25*120 21块
铝15软 1t*25*20 15块
80钢板 1t*25*120 15块

四、实验步骤
（1）研究弯曲件材料的机械性能，弯曲角度和相对弯曲半径等回弹角度的影响。
实验时利用上述三种不同弯曲角度并分配有五种不同的弯曲半径的弯模，对已备制好的钢、铝、铜三种不同的材质，尺寸规格相同的试件进行弯曲，每种材质的试件，在不同的弯曲角度和弯曲半径各压制一件。对同种弯曲角度而不同弯曲半径的试件压成后先需要打上字头1，4，6，8，10等，以示区别。
最后，按表1-1要求测量和计算。填写好表内各项内容。
表1-1
序号
材料
试件尺寸（mm）
厚*长*宽
弯曲模凸模圆角半径R凸（mm）
相对弯曲半径R凸/t
弯曲后工件弯曲角度θ0度
回弹角
Δθ=θ0-θ

（2）研究压力对回弹角的影响
选定试件为1t*25*120的H62的黄铜板5块，用角度60度，弯曲半径为6毫米，在压力分别为600kg、1000 kg、2000 kg、3000 kg、4000 kg等六种压力下进行弯曲。压成后的试样分别打上字样3、6、10、20、30、40。然后测量工件的弯曲角θ0，并计算：Δθ=θ0-θ记入表1-2.
表1-2
试样编号
3
6
10
20
30
40
弯曲工件弯曲角θ0

校正压力P

Δθ=θ0-θ

五、实验报告
根据实验结果画出Δθ=f(k凸/t)曲线，并分析相对弯曲半径，弯曲角度及材料机械性能σS/E对回弹角的影响。
根据实验结果画出Δθ=f(p)曲线，并分析校正弯曲力对回弹角的影响规律。
实验四 冲压模拆装与测绘

一、实验目的和要求
1、通过对模具的拆装，进一步熟悉模具的结构；
2、通过对所拆模具的分析和论证，进一步掌握各类模具的结构、各零部件的作用、零件间的配合关系及拆装关系。提高分析问题的能力，提高设计模具的能力；
3、通过对模具的拆装，并绘制模具装配图以一些主要模具零件图。提高快速绘制模具草图的能力。

二、冲模的分类及冲模的主要零部件
1、冲模的分类
冲模按工序组合程度可分为：单工序模、级进模、复合模。
冲模按导向方式可分为：无导向模、导板模、导柱导套模。
（1）单工序模
单工序模是指在一次冲压行程中只完成一道工序的模具。单工序模按工序性质分类可分为落料模、冲孔模、弯曲模、拉伸模、胀形模、翻边模等等。
（2）级进模
级进模是指在压力机的一次冲程中，依次在几个连续不同的工位上完成两道或两道以上工序的模具，级进模又称连续模或跳步模。级进模根据定位装置的不同，有四种结构：
（a）由导料板、挡料销、始用挡料销、导正销组成定位部分的导正销级进模.
（b）由导料板、侧刃组成定位部分的侧刃级进模。
（c）由导料板、侧刃、导正销组成定位部分的级进模。
（d）由导料板、自动送料机构、导正销组成定位部分的级进模。
（3）复合冲模
复合模是指是指在压力机的一次冲程中，在同一个工位上完成两道或两道以上工序的模具，复合模按结构可分为：正装复合模、倒装复合模。
2、冲模的主要零部件可分为工艺构件和结构构件两部分。

性能
部件
定义
所含零件
冲模零部件
工艺构件
工作零件
它是指直接进行冲裁分离工件的零件。
凸模
凹模
凸凹模
定位零件
它是指能保证条料在送进和冲裁时在模具上有正确位置的零件。
定位板定位销
挡料销
导正销
导尺，侧刃
压料，卸料及出件零部件
用于冲裁后材料的弹性恢复，工件往往留在凹模洞口内,而条料又紧箍在凸模上,卸料零件的作用就是把工件从凹模洞口顶出,把废料从凸模上卸下。
卸料板
推件装
推件装置
压边圈
弹簧、橡胶垫
辅助构件
导向零件
它是保证模具各相对运动部位具有正确位置及良好运动状态的零件。
导柱
导套
导板
导筒
固定零件
它是固定凸模和凹模,并与冲床滑块和滑块工作台相联结的零件。
上下模座
模柄
凸凹模固定板
垫板
限住器
紧固及其它零件
它是在装配模具时,为了保证零件间相互正确位置,把相关联的零件固定或联结起来的零件。
螺钉，销钉
键
其他

三、实验仪器
1、实验设备：冲压设备；
2、实验模具：冲压模具若干副；
3、实验工具及量具：游标卡尺、直尺、扳手、螺丝刀、铜棒、手锤、零件盒；
4、钳工工作台、台虎钳若干。

四、实验步骤
1、认真观察实验模具，并推测模具的种类、工作原理；
2、将模具上、下模部分分开，确定模具的种类及组成模具各零件的作用；
3、由工作零件推测制件形状和毛坯形状，并按比例绘制制件草图和毛坯草图；
4、拟定模具拆装工艺过程。对于模具零件间的过盈配合部分和部分过渡配合部分，拆卸到组件为止。在拆卸过程中，要记清各个零件在模具中的位置、相互关系及拆卸顺序，以便重新装配。
5、在拆卸时和拆卸后，分析模具工作零件的结构特征、形状、定位和固定方式；验证并修正前面推测的制件形状。
6、分析模具其他零部件的结构形式、特点及它们与相关零件的位置关系；模具定位和紧固零件的结构形式、作用、要求和数量。
7、分析并论证模具的整体结构和零部件结构的合理性；
8、对模具的主要零件和主要配合部分进行测量、做好记录。
9、按比例绘制模具工作零件的草图，注明零件名称、数量、材料及热处理要求等。
10、按比例绘制模具装配草图，注明零件名称、数量，主要零件的材料及热处理要求，标注闭合高度和有关装配尺寸。
11、对已拆卸的模具，依照装配程序进行复原，调整。

五、思考题
1、冲压模具可分为哪几类？各类模具的工作特点及适用范围如何？
2、你所组装的模具属于哪类模具？简述该冲裁模的工作原理。
3 、简述模具拆卸和装配的工艺过程。

六、实验报告
1、实验目的、实验设备、模具及工具、思考题；
2、按比例绘制所拆装模具的装配草图，并注明各零件的名称；
3、按比例绘制所拆装模具的工作零件草图。